Основные показатели системы связи:

1)достоверность передачи сообщений.

Степень соответствия между принятым и преданным сообщением – называют достоверностью передачи.

При передачи дискретных сообщений достоверность определяется коэффициентом ошибок.

Где - это число ошибочно принятых элементов сообщения, -общее число элементов сообщения.

Частность ошибок, величина случайная.

При передачи непрерывных сообщений, различие между переданным и принятым сообщением характеризуется случайной ошибкой.

принятое сообщение, x(t)-полученное сообщение;

Случайная помеха на выходе системы связи.

Часто пользуются критерием среднеквадратической ошибки ().

Среднеквадратическая ошибка определяется:

Средняя мощность помехи;

Средняя мощность полезного сигнала.

Р(- одномерная плотность вероятностной помехи.

Заданный порог помехи.

Физически это условие соответствует вероятностному отсутствию так называемой аномальной ошибки, т.е. ошибка которая может иметь несоответствие для получателя.

Например: кратко временное выход из строя системы, импульсная помеха и т.д.

2)помехоустойчивость.

Передача информации с требуемой достоверностью предполагает надёжную работу системы связи, это возможно если система связи обладает высокой надёжностью, т.е. способность приборов и устройств длительно выполнять возложенные на них функции и обеспечивать необходимую помехоустойчивость - способность противостоять действию помех.

Помехоустойчивость зависит от факторов:

1)способы практической реализации системы связи;

2)элементной базы;

3)изготовление, технология аппаратуры;

4)условия эксплуатации;

5)принципы построения системы связи и т.д.

Надёжность системы связи количественно оценивается вероятностью того, что аппаратура будет выполнять свои функции в течение заданного времени.

Отношение сигнал - шум – фактор оценивающий помехоустойчивость системы связи:

Чем меньше требуется отношение сигнал-шум, тем выше помехоустойчивость системы связи.

3)скорость передачи информации.

Если передача непрерывных сообщений осуществляется в реальном масштабе времени. Однако, часто бывает целесообразно сообщение записать, а потом передать со скоростью отличающуюся в большую или меньшую сторону от времени создания. Это позволяет эффективно использовать каналы связи.

Численно скорость передачи определяется количеством информации поступившей от отправителя к получателю за 1 секунду. Измеряется бит в секунду.

Скорость зависит:

1)от сообщения и статистических его свойств;

2)характеристик канала связи;

3)искажения и помех в канале.

Очень часто при передаче дискретных сообщений для характеристик аппаратной части системы связи пользуются понятием технической скорости передачи.

Предельная возможность скорости передачи оценивают величиной пропускной способности канала, численно определяется максимальным количеством информации передаваемой по нему за 1 секунду.

эффективная полоса частот канала связи;

средняя мощность помехи.

4)эффективность системы связи.

Для оценки качества работы используют показатели связанные с затратами.

1)энергетические;

2)полоса частот ;

3)стоимость аппаратуры;

4)массогабаритные и т.д.

Совокупность свойств характеризующих экономичность системы с точки зрения затрат называют эффективность системы связи.

Для выбора системы связи по эффективности используют критерии, при этом учитывают определённые заранее установленные ограничения на некоторые параметры и характеристики системы связи.

Критерий удельных затрат- это такие критерии, в соответствие с которыми системы связи оцениваются величиной затрат на передачу 1 бита информации при заданной достоверности.

Удельная энергетическая затрата, где

Энергия сигнала на входе приёмника затраченная на передачу 1 бита;

Спектральная плотность помехи.

Удельная затрата полосы, где

Эквивалентная полоса пропускания системы связи;

R-скорость передачи (бит*сек).

Значение иможно рассматривать как показатели работы системы связи.

1.3.Классификация систем и линий передачи информации .

Признаки классификации:

1)область применения (телефонные системы, передача данных, телевидение, телеметрия);

2)по форме сообщения (дискретные, непрерывные);

3)по виду линейного сигнала (непрерывная, импульсная);

4)по диапазону рабочих частот и ширине полосы (узкополосные, широкополосные);

5)по виду связи (стационарные, мобильные);

6)по принципу уплотнения и разделения (временное, частотное, по коду).

Все системы связи делятся на две группы:

1)системы со свободным распространением сигналов.

Уровень рассеяния сигнала пропорционален квадрату расстояния между передатчиком и приёмником (радиотехнические).

2)системы с направленным распространением сигналов.

Принудительное распространение сигнала. Для этого используется устройства. Энергия в них не рассеивается, а поглощается направляющим устройством. Системы стабильны, являются идеальными с точки зрения достоверности. Идеальное решение проблемы электромагнитной совместности- высокая пропускная способность. Однако, эти системы очень дороги, требуют создания усилительных ретрансляционных пунктов.

Проблемы:

1)проблемы электромагнитной совместимости, действие помех;

2)высокая экономичность, гибкость, мобильность.

Системы со свободным распространением сигналов делятся на:

1) системы с постоянными параметрами - системы, в которых параметры сигнала проходя через среду распространения не претерпевают существенных случайных изменений, за исключением фазы (системы радиорелейной связи, спутниковой связи – они работают в диапазоне сантиметровых волн).

2)системы со случайными параметрами – параметры сигнала изменяются про прохождение через среду. Эти изменения приёмника или в системах с отражённой или прямой волной (коротковолновые системы- сигналы претерпевают глубокие замирания).

При длине волны l=3-10 метров, радиосигналы хорошо отражаются от ионосферы, что позволяет распространяться им на 2000 км.

При l<3 метров радиоволны распространяются в пределах видимости.

Классификация волн:

Работа любой системы связи оценивается прежде всего точностью и скоростью передачи информации. Первое определяет качество передачи, второе - количество. В реальной системе связи качество передачи связано со степенью искажений принятого сообщения. Эти искажения зависят от свойств и технического состояния системы, а также от интенсивности и характера помех. Если система связи спроектирована правильно и технически исправна, то необратимые искажения сообщений обусловлены лишь воздействием помех. В этом случае качество передачи полностью определяется помехоустойчивостью системы.

Под помехоустойчивостью понимают способность системы связи противостоять вредному влиянию помех на передачу сообщений. Поскольку действие помех проявляется в том, что принятое сообщение отличается от переданного, то количественно помехоустойчивость при заданной помехе можно характеризовать степенью соответствия принятого сообщения переданному. Эта величина характеризуется термином верность. Количественную оценку верности выбирают по-разному, в зависимости от характера сообщения и требований получателя. Можно показать, что верность передачи зависит от отношения средних мощностей сигнала и помехи (чаще - отношения сигнал/шум; англ. - signal-to-noise ratio - SNR ; обозначают обычно это отношение как S/N).

В работах В. А. Котельникова и К. Шеннона показано, что при выбранном критерии и заданном множестве сигналов, принимаемых при определенной помехе (белом шуме ; white noise), существует предельная (потенциальная) помехоустойчивость, которая ни при каком способе приема не может быть превзойдена. Приемник, реализующий потенциальную помехоустойчивость, называют оптимальным. При некой интенсивности помехи вероятность ошибки приема тем меньше, чем сильнее различаются сигналы, передающие разные сообщения. Проблема состоит в том, чтобы выбрать для передачи информации сильно различающиеся сигналы. Верность передачи можно повысить за счет усложнения методов модуляции- демодуляции и введения помехоустойчивого кодирования сообщений. Наконец, верность передачи зависит и от способа приема сообщений. Необходимо выбрать такой способ приема, который наилучшим образом реализует различие между сигналами при данном отношении сигнал/шум.

Другой важный показатель системы связи - скорость передачи информации.

Как уже отмечалось, объем передаваемой информации принято измерять в битах и байтах. Широко используют и более крупные производные единицы объема информации (как, впрочем, и объема памяти компьютеров): килобайт, мегабайт, гигабайт, а также, в последнее время, терабайт и петабайт.

При определении количества информации исторически сложилась такая ситуация, что с наименованиями «бит» и «байт» некорректно применяли (и применяют) приставки системы СИ (в соответствии с международным стандартом МЭК 60027-2 эти единицы используют, например, так: вместо 1000 = 10 3 записывают 1024 = 2 10):

• 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт;
• 1 Мбайт = 2 20 байт = 1024 Кбайт;
• 1 Гбайт = 2 30 байт = 1024 Мбайт = 1 048 576 Кбайт и т.д.

При этом обозначение «Кбайт» принято начинать с прописной буквы в отличие от строчной буквы «к» для обозначения множителя 10 3 .

Напомним, что количество бит или байт, передаваемых в секунду, есть скорость передачи информации, которая определяется в бит/с, бод или байт/с. При повышенной скорости передачи она определяется в Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с, Кбайт/с, Мбайт/с, Гбайт/с, Кбод, Мбод, Гбод и т.д.

В последние годы для оценки скорости передачи информации используют термин «битрейт» (bitrate ), отражающий объем передаваемой информации в единицу времени. Битрейт принято использовать при измерении эффективной скорости передачи полезной информации. Битрейт выражают битами в секунду |бит/с|, а также производными величинами с приставками кило-, мега- и т.д.

При использовании не двоичных, а m-ичных символов максимальное количество информации, которое можно передать по каналу связи, равно log 2 m [бит]. Поэтому дискретный источник сообщений может обеспечить максимальную производительность (скорость выдачи) информации [бит/с], не превышающую

где Т н - длительность одной посылки; m - основание цифрового кода.

При m = 2 R H = 1 /Т н и скорость передачи информации R H численно равна технической скорости v. При т > 2 возможна скорость передачи информации R u > v. Однако часто в цифровых системах связи скорость передачи информации R H Такой вариант бывает, когда не все посылки используются для передачи информации, например если часть из них служит для синхронизации или для обнаружения и исправления ошибок (при использовании корректирующего кода).

Как будет показано далее, максимальное количество информации, которое можно передать одним двоичным символом («1» или «0»), равно 1 биту. Теоретически каждый символ, поступивший на вход канала связи, вызывает появление одного символа на выходе, так что техническая скорость на входе и выходе канала одинакова.

Сжатие передаваемой информации. При передаче информации имеют место две взаимосвязанные проблемы: устранение избыточности информации и сжатие последней. Под избыточностью понимают бесполезную, лишнюю при приеме часть информации, которой все равно невозможно воспользоваться, и она фактически не нужна потребителю. Сообщения практически любого источника обладают избыточностью. Дело в том, что отдельные знаки сообщения находятся в определенной статистической связи. Так, в словах русского языка после двух подряд стоящих гласных букв более вероятна согласная, а после трех подряд согласных наверняка будет гласная. Избыточность позволяет представлять сообщения в более экономной форме. Мера возможного сокращения сообщения без потери информации за счет статистических взаимосвязей между его элементами определяется избыточностью. Понятие «избыточность» применимо не только к сообщениям или сигналам, но и к языку в целом, коду. Например, избыточность европейских языков достигает 60-80%.

Причина появления избыточности - невосприимчивость человеческих органов к некоторой части принятой информации. Так, например, телевизионное изображение может содержать до 16 тыс. цветовых оттенков одного цвета, тогда как зрение человека, чувствительное к яркости, невосприимчиво к такой громадной гамме цветов. В лучшем случае человек может различить до нескольких сотен цветовых оттенков одного цвета. Поэтому часть цветовых оттенков при передаче можно исключить без ощутимой со стороны человека потери качества цветного изображения на экране. То же можно сказать относительно передачи по каналу связи устной речи, верхнюю частоту спектра которой можно ограничить частотой 3400 Гц без потери смысла принятого сообщения. Еще очень простой пример - пусть по каналу связи следует передать сведения о значениях индуктивности I, емкости С и резонансной частоты /колебательного контура. В этом случае можно но каналу передать только значения двух величин, например индуктивности и емкости, а резонансную частоту на приемном конце вычислить по известной формуле.

Устранение избыточности в исходной информации позволяет передавать или хранить меньшее число бит. В теории информации К. Шеннон доказал теорему (см. далее), согласно которой для источника без избыточности при R u (здесь С - емкость системы связи) можно найти такой способ кодирования-декодирования, при котором возможна передача сообщений по каналу связи с помехами со сколь угодно малой ошибкой. Наличие избыточности в сообщении часто оказывается полезным и даже необходимым, так как позволяет обнаруживать и исправлять ошибки, т.е. повысить достоверность воспроизведения сообщения. Если избыточность в сообщении не используется для повышения достоверности передачи, то ее следует исключить. Для этого используют специальное статистическое кодирование, и избыточность сигнала уменьшается по отношению к избыточности сообщения.

Универсальным показателем системы связи является информационная эффективность ц, характеризующая использование пропускной способности канала r = RJC.

Своевременность передачи сообщений определяется допустимой задержкой , обусловленной преобразованием сообщений и сигнала, а также конечным временем распространения сигнала по каналу связи (особенно время распространения заметно в спутниковых системах связи). Она зависит от двух показателей: характера и протяженности канала и длительности обработки сигнала в передающем и приемном устройствах. Скорость передачи информации и ее задержка в линиях связи являются независимыми характеристиками.

Канал связи, так же как и передаваемый сигнал, характеризуют тремя параметрами: временем Г к, в течение которого по каналу возможна передача информации, динамическим диапазоном D K и полосой пропускания канала F K .

Иод динамическим диапазоном канала понимают отношение допустимой мощности сигнала к мощности присутствующей в канале помехи, выраженное в децибелах.

Обобщенной характеристикой канала связи служит его емкость (объем)

Необходимое условие неискаженной передачи по каналу сигналов

Часто преобразование первичного сигнала в высокочастотный радиосигнал и преследует цель согласования передаваемого сигнала с каналом. В простейшем случае сигнал согласуют с каналом по всем трем параметрам:

При соблюдении этих условий объем передаваемого сигнала практически полностью «вписывается» в объем канала.

В ряде случаев неравенство (1.2) может выполняться и тогда, когда одно или два из неравенств (1.3) невыполнены. Это означает, что можно производить «обмен» длительности на ширину спектра или ширину спектра на динамический диапазон и г.д. Рассмотрим пример.

Пример 1.1

Пусть записанный на магнитофон телефонный сигнал с шириной спектра 3,4 кГц необходимо передать через канал связи, полоса пропускания которого 340 Гц. Это можно осуществить, воспроизводя сигнал со скоростью, в пять раз меньшей той, с которой он был записан. При этом все значения частот исходного сигнала уменьшатся в пять раз, но и во столько же раз увеличится время передачи. Принятый сигнал также записывают на магнитофон, а затем, воспроизведя его со скоростью, в пять раз большей, можно с высокой точностью восстановить исходный сигнал. Аналогично можно передать сигнал быстрее, если полоса пропускания канала шире спектра сигнала.

Однако наибольший интерес вызывает возможность обмена динамического диапазона канала связи на полосу пропускания. Оказывается, что при внедрении импульсно-кодовых видов модуляции (см. гл. 2) можно передать сообщение с динамическим диапазоном, например, 60 дБ по каналу, в котором сигнал превышает помеху всего лишь на 30 дБ. При этом используется полоса пропускания канала в несколько раз более широкая, чем спектр сообщения.

2. СИСТЕМЫ СВЯЗИ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Основные понятия и определения

Объектом передачи в любой системе связи является сообщение, несущее какую-либо информацию.

В системах передачи сообщений смысловое содержание понятий информации и сообщения являются весьма близкими.

В общем случае под информацией понимают совокупность сведений о каких-либо событиях, явлениях или предметах. Для передачи или хранения информации используются различные знаки (символы), позволяющие выразить (представить) информацию в некоторой форме. Это могут быть буквы, цифры, жесты и рисунки, математические или музыкальные символы, слова и фразы человеческой речи, различные реализации форм электрических колебаний и т.д.

Под сообщением понимается форма представления информации. Иначе говоря, сообщение – это то, что подлежит передаче. Множество возможных сообщений с их вероятностными характеристиками называется ансамблем сообщений. Выбор сообщений из ансамбля осуществляет источник сообщений. Процесс выбора является случайным; заранее не известно, какое сообщение будет передаваться. Различают дискретные и непрерывные сообщения.

Дискретные сообщения формируются в результате последовательной выдачи источником отдельных элементов – знаков. Множество различных знаков называют алфавитом источника сообщений , а число знаков – объемом алфавита. В частности, знаками могут быть буквы естественного или искусственного языка, удовлетворяющие определенным правилам взаимосвязи.

Сообщения, предназначенные для обработки в компьютерных информационных системах, принято называть данными.

Сообщение представляет собой последовательность состояний источника информации, разворачиваемую во времени. В зависимости от того, является ли множество состояний источника информации счетным, конечным (с мощностью алфавита М) или принимающим свои состояния из некоторого континуума возможных значений, источники делят на

дискретные и непрерывные (аналоговые). Под дискретным источником информации понимают некоторый объект, который в определенные моменты времени принимает одно из М состояний дискретного множества. Непрерывный источник в каждый момент времени может принимать одно из бесконечного множества своих состояний. Соответствующим образом вводится понятие источника сообщений, при этом все возможные источники можно разделить на дискретные и непрерывные.

Для передачи сообщения на расстояние необходимо наличие какого-то переносчика, материального носителя. В качестве таковых используются статические либо динамические средства, физические процессы. Физический

процесс, используемый в качестве переносчика сообщения и отображающий передаваемое сообщение, называется сигналом.

Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является

информационным параметром сигнала.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными. Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым. Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения.

В системах электросвязи в качестве переносчика, используемого для передачи сообщений на расстояние, применяют электрические сигналы, поскольку они имеют наибольшую скорость распространения (приближающуюся к скорости света в вакууме – 3 108 м/с).

В качестве сигнала можно использовать любой физический процесс, изменяющийся в соответствии с передаваемым сообщением. Существенно то, что сигналом является не сам физический процесс, а изменение отдельных параметров этого процесса. Указанные изменения определяются тем сообщением, которое несет данный сигнал.

Во многих случаях сигнал отображает временные процессы, происходящие в некоторой системе. Поэтому описанием конкретного сигнала может быть некоторая функция времени. Определив так или иначе эту функцию, мы определяем и сигнал. Однако такое полное описание сигнала требуется не всегда. Для решения ряда задач достаточно более общего описания в виде нескольких обобщенных параметров, характеризующих основные свойства сигнала, подобно тому, как это делается в системах транспортирования.

Техника передачи информации есть, по существу, техника транспортирования (передачи) сигналов по каналам связи. Поэтому целесообразно определить параметры сигнала, которые являются основными с точки зрения его передачи. Такими параметрами являются длительность сигнала, динамический диапазон и ширина спектра.

Всякий сигнал, рассматриваемый как временной процесс, имеет начало и конец. Поэтому длительность сигнала Т является естественным его параметром, определяющим интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Характеристиками сигнала внутри интервала его существования являются динамический диапазон и скорость изменения сигнала.

Динамический диапазон определяется как отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к наименьшей:

Ä =10 lg P c max , (дБ).

P cmin

Динамический диапазон речи диктора равен 25 ÷ 30 дБ, вокального

ансамбля – 45 ÷ 55 дБ, симфонического оркестра – 65 ÷ 75 дБ.

В реальных условиях всегда имеют место помехи. Для удовлетворительной передачи требуется, чтобы наименьшая мощность сигнала превышала мощность помех. Отношение сигнала к помехе характеризует относительный уровень сигнала. Обычно определяется логарифм этого отношения, который называется превышением сигнала над помехой. Это превышение и принимается в качестве второго параметра сигнала. Третьим параметром является ширина спектра сигнала F. Эта величина дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования. Спектр сигнала может простираться в пределах очень большой полосы частот. Однако для большинства сигналов можно указать полосу частот, в пределах которой сосредоточена его основная энергия. Этой полосой и определяется ширина спектра сигнала.

В технике связи спектр сигнала часто сознательно ограничивается. Это обусловлено тем, что аппаратура и линия связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Ограничение спектра осуществляется, исходя из допустимых искажений сигнала. Например, при телефонной связи требуется выполнить два условия: чтобы речь была разборчива и корреспонденты могли узнать друг друга по голосу. Для выполнения этих условий спектр речевого сигнала можно ограничить полосой от 300 до 3400 Гц. Передача более широкого спектра речи в этом случае нецелесообразна, так как это ведет к техническим усложнениям и увеличению затрат.

Более общей физической характеристикой сигнала является объем сигнала:

Если ν ≤ 1, то сигналы называют узкополосными (простыми). Если ν >> 1, то – широкополосными (сложными).

В естественных природных условиях сигналы, создаваемые и принимаемые живыми существами, распространяются в среде их обитания. Эту среду можно назвать каналом передачи сообщений. Отметим сразу, что даже

в такой простейшей системе передачи типичным является наличие в канале помех, т.е. сигналов, создаваемых посторонними источниками. С возникновением потребности в быстрой передаче сообщений на большие расстояния у человека появилась необходимость в применении различных приспособлений («технических средств»). В современных системах передачи

в качестве физических носителей информации используют электрические токи или напряжения, а также электромагнитные колебания.

При передаче сообщений возникает необходимость использования таких технических средств, как датчиков - преобразователей различных

физических процессов в низкочастотные электрические токи, называемых первичными сигналами (например, микрофон, видикон); устройств кодирования дискретных сообщений, используемых как в целях согласования мощности алфавита источника М и числа используемых в канале передачи кодовых символов, так и в целях обеспечения высокой надежности передачи; устройств модуляции высокочастотных переносчиков сигналов первичными сигналами . Поскольку получатель воспринимает сообщение, как правило, в той форме, которая представляется на выходе исходного источника, в системе передачи оказываются необходимыми такие технические средства, как демодулятор, декодер, которые осуществляют обратное преобразование высокочастотных сигналов в аналоги первичных, низкочастотных сигналов в аналоги исходных сообщений (например, с помощью динамика, кинескопа и т.д.).

2.2. Системы связи

Совокупность технических средств (аппаратно-программных) и среды распространения, требуемых для передачи сообщения от источника к получателю, называют системой связи. В функциональных схемах и их реализациях такие узлы, как кодер и модулятор, объединяют в передающем устройстве; аналогично демодулятор и декодер объединяются в едином устройстве - приемнике. Типичная функциональная схема, включающая основные узлы системы связи, представлена на рис. 1.2. Указанная здесь линия связи, во многих случаях отождествляемая с каналом передачи, предназначена для передачи сигналов с минимально возможной потерей их интенсивности от передатчика к приемнику. В системах электрической связи, линия связи, в частности, это пара проводов, кабель или волновод, в системах радиосвязи – область пространства, в которой распространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику.

В линии связи локализована неизбежно присутствующая в системе связи помеха w (t ), приводящая к случайному непредсказуемому искажению формы передаваемого сигнала.

Рис. 2.1. Обобщенная структурная схема системы электросвязи

Приемник обрабатывает принятый сигнал x (t ), искаженный помехой, и восстанавливает по нему переданное сообщение u (t ). Обычно в приемнике выполняются операции, обратные тем, которые были осуществлены в передатчике.

Каналом связи принято называть совокупность технических средств, служащих для передачи сообщения от источника к потребителю. Этими средствами являются передатчик, линия связи и приемник.

Канал связи вместе с источником и потребителем образуют систему передачи и обработки информации . Различают системы передачи дискретных сообщений (например, система телеграфной связи) и системы передачи непрерывных сообщений (системы радиовещания, телевидения, телефонии и т.п.). Существуют также системы связи смешанного типа, в которых непрерывные сообщения передаются дискретными сигналами. К таким системам относятся, например, системы импульсно-кодовой модуляции.

При передаче сообщений в одну сторону от отправителя к получателю, или от «точки к точке» используется двухточечный односторонний канал связи. Если источник и получатель поочередно меняются местами, то для обмена сигналами необходимо использовать поочередный двухсторонний канал связи, допускающий передачу как в одну, так и в противоположную сторону (полудуплексный режим). Бо′ льшие возможности для обмена предоставляет одновременный двусторонний канал связи, обеспечивающий одновременную передачу сигналов в противоположных направлениях (дуплексный режим).

Система связи называется многоканальной, если она обеспечивает взаимонезависимую передачу нескольких сообщений по одному общему каналу связи.

При необходимости обмена сообщениями между многими отправителями и получателями, называемых в этом случае пользователями или абонентами, требуется создание систем передачи сообщений (СПС) с большим числом каналов связи. Это приводит к концепции системы передачи и распределения сообщений (СПРС), т.е. системы связи в широком смысле. Такую систему обычно называют сетью связи (электросвязи), сетью передачи информации или сетью передачи сообщений. Примером СПРС является полносвязная сеть (рис. 1.1), где оконечные пункты (ОП) подключены друг к другу по принципу «каждый с каждым».

Рис.2.2. Полносвязная сеть передачи информации

Данная сеть является некоммутируемой, и связь между абонентами осуществляется по постоянно закрепленным (некоммутируемым) каналам. Распределение информации в таких сетях обеспечивается специальными методами доступа или процедурами управления передачей информации, служащими для уведомления о том, какие абоненты будут осуществлять обмен сообщениями. При увеличении числа абонентов в многоточечной сети значительно возрастают задержки в передаче информации, а в полносвязных сетях существенно увеличивается число линий связи и объем аппаратуры. Разрешение этих проблем связано с использованием коммутируемых сетей СПРС, где абоненты связываются между собой не непосредственно, а через один или несколько узлов коммутации (УК).

Таким образом, коммутируемая СПРС представляет собой совокупность ОП, узлов коммутации и соединяющих их линий связи.

Основная задача современных СПРС – обеспечение широкого круга пользователей (людей или организаций) разнообразными информационными услугами, в число которых входит в первую очередь эффективная доставка сообщений из одного пункта в другой, удовлетворяющая требованиям по скорости, верности, времени задержки, надежности и стоимости.

Статистические характеристики потока вызовов изучаются методами теории массового обслуживания, в частности теории телетрафика. Эта теория позволяет установить требования к устройствам коммутации и числу линий, при которых гарантируется удовлетворительное качество связи при заданном проценте отказов или времени ожидания.

Так, например, нагрузка телефонной сети зависит от количества, времени возникновения и продолжительности телефонных разговоров.

Под интенсивностью нагрузки понимается математическое ожидание поступающей нагрузки, отнесенное к единице времени (в телефонии – 1 час).

За единицу измерения интенсивности нагрузки принимается Эрланг (1часозанятие). В течение суток нагрузка изменяется, час наибольшей нагрузки называют ЧНН. Каждый абонент в среднем дает нагрузку в интервале 0,06 ...

0,15 Эрл. По этим значениям рассчитывается телефонная сеть и ее коммутационные системы.

Источником информации в системе связи (см. рис. 2.1) является отправитель сообщения, а потребителем - ее получатель. В одних системах передачи информации источником и потребителем информации может быть человек, а в других - различного рода автоматические устройства, компьютеры и т.д.

Преобразование сообщения в сигнал включает три операции:

– преобразование из неэлектрической формы в электрическую;

– первичное кодирование;

– преобразование с целью согласования характеристик сигнала с характеристиками канала связи.

Эти три операции могут быть независимыми либо совмещенными.

На первом этапе сообщение с помощью датчиков преобразуется в электрическую величину – первичный сигнал.

Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный (речевой), звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных (например, ввод текста с клавиатуры).

Для того, чтобы принятое сообщение наиболее точно соответствовало переданному, целесообразно осуществлять передачу сигналов в дискретной форме. Аналоговые сигналы преобразуются в дискретные в процессе квантования, при котором непрерывная область значений сигнала подразделяется на дискретные области так, что все значения сигнала, попадающие в одну из этих областей, заменяются одним дискретным значением. Квантование при этом проходит не только по какому-то параметру сигнала, например, по амплитуде, но еще и по времени.

Второй этап преобразования сообщения в сигнал – кодирование – заключается в преобразовании букв, чисел, знаков в определенные сочетания элементарных дискретных символов, называемых кодовыми комбинациями или словами. Правило этого преобразования называется кодом. Целью кодирования, как правило, является согласование источника сообщений с каналами связи, обеспечивающее либо максимально возможную скорость передачи информации, либо заданную помехоустойчивость. Согласование осуществляется с учетом статистических свойств источника сообщений и характера воздействия помех.

На третьем этапе осуществляется преобразование первичных сигналов u (t ) в сигналы, удобные для передачи по линии связи (по форме, мощности, частоте и т. д. Эти операции выполняются в передатчике . В простейшем случае передатчик может содержать усилитель первичных сигналов или только фильтр, ограничивающий полосу передаваемых частот. В большинстве случаев передатчик – генератор переносчика (несущей) и модулятор. Процесс модуляции заключается в управлении параметрами переносчика первичным сигналом u (t ). На выходе передатчика получаем модулированный сигнал s (u, t ).

Система передачи информации называется многоканальной, если она обеспечивает взаимонезависимую передачу нескольких сообщений по одному общему каналу связи.

Канал связи можно охарактеризовать так же, как и сигнал, тремя параметрами: временем, в течение которого по каналу ведется передача, динамическим диапазоном и полосой пропускания канала. Для неискаженной передачи сигналов емкость канала V k должна быть не меньше объема сигнала.

Общими признаками различных каналов являются следующие. Вопервых, большинство каналов можно считать линейными. В таких каналах выходной сигнал представляет собой просто сумму входных сигналов (принцип суперпозиции). Во-вторых, на выходе канала, даже при отсутствии полезного сигнала, всегда имеются помехи. В-третьих, сигнал при передаче по каналу претерпевает задержку по времени и затухание по уровню. И, наконец, в реальных каналах всегда имеют место искажения сигнала, обусловленные несовершенством канала.

Сигнал на выходе канала можно записать в следующем виде:

x (t ) = µ s (t − τ ) + w (t ),

где s (t ) – сигнал на входе канала; w (t ) – помеха; µ и τ – величины, характеризующие затухание и время задержки сигнала.

2.3. Основные показатели качества функционирования системы связи

Исходя из назначения любой системы электросвязи – передача информации от источника к потребителю – можно оценить работу системы по двум показателям: качеству и количеству переданной информации. Эти показатели неразрывно связаны между собой.

Качество передаваемой информации принято оценивать достоверностью (верностью) передачи сообщений. Количественно достоверность характеризуется степенью соответствия принятого сообщения переданному. Снижение достоверности в канале связи происходит из-за действия помех и искажений. Но так как искажение в канале в принципе можно скомпенсировать и в правильно спроектированных каналах они достаточно малы, то главной причиной уменьшения достоверности являются помехи. Таким образом, верность передачи сообщений самым тесным образом связана с помехоустойчивостью системы, т.е. ее способностью противостоять мешающему воздействию посторонних сигналов. Система является тем более помехоустойчивой, чем более высокую верность передачи она обеспечивает при заданных характеристиках мешающих воздействий и определенной мощности передаваемых сигналов, отображающих состояние источника. Количественную меру достоверности выбирают по-разному в зависимости от характера сообщения.

Если сообщение представляет собой дискретную последовательность элементов из некоторого конечного множества, влияние помехи проявляется в том, что вместо фактически переданного элемента может быть принят какой-либо другой. Такое событие называется ошибкой. В качестве количественной меры достоверности можно принять вероятность ошибки p или любую возрастающую функцию этой вероятности.

Косвенной мерой качества может служить оценка степени искажения формы принимаемых стандартных сигналов (краевые искажения, дробления, флуктуации фронтов и т. д.). Эти искажения также нормируются для дискретных каналов. Имеются простые соотношения для пересчета искажений формы сигнала в вероятность ошибки.

При передаче непрерывных сообщений степенью соответствия принятого сообщения v (t ) переданному u (t ) может служить некоторая величина ε , представляющая собой отклонение v от u. Часто принимается критерий квадратичного отклонения, выражающийся соотношением:

ε 2 = 1 T ∫ [ v (t ) − u (t ) ] 2 dt . T 0

Среднеквадратическое отклонение ε 2 учитывает влияние на принятое сообщение ν (t ) как помех, так и всевозможных искажений (линейных, нелинейных).

Достоверность передачи зависит от отношения мощностей сигнал/помеха. Чем больше это отношение, тем меньше вероятность ошибки (больше достоверность).

При данной интенсивности помехи вероятность ошибки тем меньше, чем сильнее различаются между собой сигналы, соответствующие разным элементам сообщения. Задача состоит в том, чтобы выбрать для передачи сигналы с большим различием.

Достоверность зависит и от способа приема. Нужно выбрать такой способ приема, который наилучшим образом реализует различие между сигналами при данном отношении сигнала к помехе. Правильно сконструированный приемник может увеличить отношение сигнала к помехе и притом весьма значительно.

Косвенная оценка качества передачи непрерывных сообщений приводится по характеристикам каналов (частотным, амплитудным, фазовым, уровню помех и т.д.), по некоторым параметрам сигналов и помех (коэффициент искажений, отношение сигнал – помеха и т. д.), по субъективному восприятию сообщений. Качество телефонной связи, например, можно оценивать по разборчивости речи.

Есть существенное различие между системами передачи дискретных и непрерывных сообщений. В аналоговых системах всякое, даже сколь угодно малое мешающее воздействие на сигнал, вызывающее искажение модулируемого параметра, всегда влечет за собой внесение соответствующей ошибки в сообщение. В системах передачи дискретных сообщений ошибка возникает только тогда, когда сигнал воспроизводится (опознается) неправильно, а это происходит лишь при сравнительно больших искажениях.

В теории помехоустойчивости, разработанной В.А. Котельниковым, показывается, что при заданном методе кодирования и модуляции существует предельная (потенциальная) помехоустойчивость, которая в реальном приемнике может быть достигнута, но не может быть превзойдена. Приемное устройство, реализующее потенциальную помехоустойчивость, называется оптимальным приемником.

Наряду с достоверностью (помехоустойчивостью) важнейшим показателем работы системы связи является скорость передачи. В системах передачи дискретных сообщений скорость измеряется числом передаваемых двоичных символов в секунду R. Для одного канала скорость передачи определяется соотношением

R = 1 log 2 m,

где Т – длительность элементарной посылки сигнала; m – основание кода. При m = 2 имеем R = 1/T = v , Бод.

Максимально возможную скорость передачи R макс принято называть

пропускной способностью системы. Пропускную способность системы передачи аналоговых сообщений оценивают количеством одновременно передаваемых телефонных разговоров, радиовещательных или телевизионных программ и т.п.

Пропускную способность системы R макс не следует путать с

пропускной способностью канала связи C (см. гл. 4). Пропускная способность системы связи – понятие техническое, характеризующее используемое оборудование, тогда как пропускная способность канала определяет потенциальные возможности канала по передаче информации. В реальных системах скорость передачи R всегда меньше пропускной способности канала С. В теории информации доказывается, что при R ≤ C можно найти такие способы передачи и соответствующие им способы приема, при которых достоверность передачи может быть сделана сколь угодно большой.

Из рассмотренного следует, что количество и качество передаваемой информации в канале связи в основном определяется помехами в канале. Поэтому при проектировании и эксплуатации систем связи необходимо добиваться не только малых искажений принятого первичного сигнала, но и заданного превышения сигнала над помехами. Обычно нормируется отношение сигнал – помеха для принимаемых первичных сигналов.

Важной характеристикой системы связи является задержка. Под задержкой понимается максимальное время, прошедшее между моментом подачи сообщения от источника на вход передающего устройства и моментом выдачи восстановленного сообщения приемным устройством. Задержка зависит, во-первых, от характера и протяженности канала, вовторых, от длительности обработки в передающем и приемном устройствах.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под сообщением и сигналом?

2. Нарисуйте функциональную схему системы передачи информации.

3. Что называется каналом связи? Какие типы каналов Вы знаете?

4. Как происходит преобразование непрерывного сообщения в сигнал?

5. Что такое достоверность передачи и как она определяется количественно?

6. Дайте определение основным характеристикам сигнала?

7. Что такое модуляция?

8. Каким образом восстанавливается переданное сообщение в приемнике?

9. Какими параметрами определяется качество передачи информации и количество переданной информации?

10. Что понимают под пропускной способностью системы связи?

Лекция 3

Факторы, определяющие параметры качества соединений в ADSL

Факторы, влияющие на параметры качества ADSL

Наше исследование технологии ADSL является сугубо практическим и ори­ентированным на изучение методов измерений.

По этой причине в книге нас бу­дут интересовать не столько сами принципы работы систем ADSL, сколько те факторы, которые определяют параметры качества сети ADSL и в конечном сче­те - технологический и коммерческий успех технологии в целом.

В этом небольшом разделе на основании приведенных выше сведений о технологии ADSL постараемся выявить факторы, характеризующие парамет­ры качества ADSL.

Для того, чтобы выделить группы интересующих нас факторов, вернемся к рис. 1.8.

Как следует из рисунка, в составе схемы подключения пользователя ADSL присутствуют три объекта: модем, DSLAM и участок абонентской пары.

Отдельные параметры модема или DSLAM нас интересуют меньше, чем пара­метры этих устройств как технологической пары.

Следовательно, можно выде­лить две группы факторов влияния на параметры качества ADSL.

Влияние со стороны пары модем-DSLAM. Влияние параметров абонентской кабельной пары.

Изучим эти факторы отдельно.

Влияние оконечных устройств и DSLAM

Рассмотренные выше принципы работы пары модем-DSLAM показывают, что параметры таких устройств могут оказывать влияние на общие парамет­ры качества доступа ADSL. Здесь сказывается несколько факторов.

Технология ADSL предусматривает технологическую независимость параметров DSLAM и модема, эти устройства могут быть разного про­изводства. Любые варианты нестыковки в паре модем-DSLAM должны сказываться на качестве доступа ADSL.

Фактор нестыковки на уровне «рукопожатия» может проявиться в том, что модем и DSLAM могут установить не самый эффективный режим работы и обмена данными.

На уровне диагностики соединения фактор нестыковки может привес­ти к неправильной настройке эквалайзеров и эхокомпенсаторов, что скажется на параметрах скорости передачи. Здесь же может присут­ствовать фактор нарушения в работе только одного устройства.

На­пример, сама процедура настройки эхокомпенсатора в модеме может оказаться некорректной и могут возникнуть нарушения.

Аналогичные нарушения могут быть вызваны некорректной работой процедур вы­равнивания уровня сигнала в DSLAM и т. д..

Аналогично проблемы могут быть обусловлены нестыковкой на уров­не диагностики канала. Здесь нарушения в процессе согласования схем кодирования и любые сбои в работе алгоритмов диагностики SNR мо­гут привести к ухудшению качества подключения ADSL.

Забегая вперед, отметим, что диагностика всех перечисленных факторов может быть реализована только в процессе сложных исследований устройств по методикам тестов соответствия. Эти методики слишком сложны для эксп­луатации и требуют слишком больших затрат.

Влияние параметров абонентской линии

Наиболее интересным для эксплуатации фактором, непосредственно вли­яющим на параметры качества ADSL, являются параметры абонентской ка­бельной пары.

Поскольку абонентский кабель и его параметры не привносит­ся технологией ADSL извне, а уже имеется у оператора в том виде и состоя­нии, в котором он дожил до эры NGN, то здесь содержится самый слабый элемент технологической цепи ADSL. И хотя между измерениями параметров кабеля и измерениями ADSL нельзя поставить знак равенства, измерения параметров абонентских пар - это более 50% всех эксплуатационных изме­рений на начальных этапах внедрения ADSL.

Рассмотрим коротко, какие параметры абонентских линий могут оказать­ся критичными для качества ADSL. Более подробно каждый из перечисленных параметров приведен в глава 4.

Базовые параметры абонентских кабелей

Начнем с общих (или базовых) параметров абонентских кабелей. К ним относятся все те параметры, которые исторически использовались для пас­портизации кабельной системы оператора.

Можно утверждать, что это груп­па параметров и методов их анализа, одинаковая для любых абонентских ка­белей, несмотря на их тип и способ использования.

Действительно, если есть металлический кабель, то он имеет сопротивление, емкость, параметры изо­ляции, и все перечисленные параметры не зависят от того, с какой целью ка­бель проложен. Он может использоваться для обычной телефонной связи, для ADSL, для системы радиофикации и пр.

И для всех приложений необходим определенный набор параметров, позволяющих судить о качестве абонентс­кой пары.

Именно поэтому такие параметры называются базовыми.

Базовые параметры абонентской пары полностью описаны в норматив­ных документах и хорошо известны.

К основным базовым параметрам мож­но отнести:

наличие постоянного/переменного напряжения на линии; сопротивление абонентского шлейфа; сопротивление изоляции абонентского шлейфа; емкость и индуктивность абонентского шлейфа; комплексное сопротивление линии на определенной частоте (импе­данс линии); симметрию пары в смысле омического сопротивления.

Значения перечисленных параметров определяют качество абонентской пары, и уже на этом основании можно говорить, что они важны для паспорти­зации кабелей под ADSL.

Специализированные параметры кабеля

Как было показано выше на параметры передачи ADSL влияют не столько базовые параметры абонентской пары, сколько параметры абонентского ка­беля как канала передачи сигналов 256DMT/QAM.

В таком случае важной ока­зывается группа параметров, связанная непосредственно с процедурой пе­редачи, куда входят такие параметры, как искажение сигнала, затухание сиг­нала, различного рода шумы и влияния на линию извне.

Поскольку эта группа параметров непосредственно связана с областью применения кабеля в ADSL, они называются специализированными.

Процедурно специализированные параметры отличаются от базовых тем, что любые измерения этих параметров всегда опираются на методики час­тотного тестирования линии.

Согласно данным методикам для диагностики абонентского кабеля следует подать тестовый специализированный сигнал (воздействие) и анализировать качество прохождения такого сигнала по ли­нии (отклик).

К специализированным параметрам относятся:

затухание в кабеле;

шум в широкой полосе частот и отношение сигнал/шум (SNR); амплитудно-частотная характеристика (АЧХ); переходное затухание на ближнем конце (NEXT); переходное затухание на дальнем конце (FEXT); импульсные помехи; возвратные потери; симметрия пары в смысле неравномерности характеристик передачи.

Неоднородности в кабеле

Третий фактор, непосредственно влияющий на параметры качества ADSL на уровне абонентского кабеля, - наличие в кабеле неоднородностей.

Любые неоднородности в абонентском кабеле негативно сказываются на парамет­рах передачи.

В качестве иллюстрации процессов, происходящих в системе передачи, на рис.3.1 показана параллельная отпайка, представляющая со­бой довольно частое явление на отечественной сети.

В случае передачи ши­рокополосного сигнала через параллельную отпайку передаваемый сигнал сначала разветвляется, а затем отражается от несогласованного конца от­пайки.

В результате на стороне приемника два сигнала - прямой и отражен­ный - накладываются друг на друга, причем отраженный сигнал может рас­сматриваться как шумовой. Поскольку шумовой сигнал в случае, изображен­ном на рис.3.1, имеет ту же структуру, что и обычный сигнал, его влияние оказывается максимальным на параметры качества передачи.

Рис. 3.1. Параллельная отпайка и ее влияние на параметры передачи ADSL

Уровень деструктивного влияния отраженного сигнала будет напрямую зависеть от уровня отражения на отпайке. Из теории сигналов уровень отраже­ния будет тем выше, чем больше частота передаваемого сигнала.

В результа­те любые системы широкополосной передачи оказываются очень чувствитель­ными к любым неоднородностям в кабеле. В случае ADSL чувствительность к неоднородностям немного компенсируется адаптивной подстройкой пары мо­дем-DSLAM, так что наличие отпаек не отменяет возможность передачи.

Но в случае отпайки скорость передачи ADSL резко падает, что позволяет произво­дителям оборудования и системщикам выдвигать требования о недопустимо­сти никаких неоднородностей в кабеле для ADSL.

Переходные помехи

Понятие переходного затухания менее понятно с точки зрения природы появления этого фактора, но лучше отражает метод измерения. Поэтому на практике используются оба понятия.

Четвертым фактором, влияющим в кабеле на параметры передачи ADSL, выступает фактор взаимного влияния абонентских кабелей друг на друга.

Ме­тодически параметры взаимного влияния получили название переходных по­мех, или переходного затухания.

Рис.3.2. Переходные помехи NEXT и FEXT

Различают два параметра переходных по­мех (рис.3.2).

переходное затухание на ближнем конце (т. е. влияние ближнего пере­датчика на приемник на ближнем конце); переходное затухание на дальнем конце (т. е. влияние удаленного пе­редатчика на приемник на ближнем конце).

Номинально FEXT и NEXT относятся к специализированным параметрам кабельной пары. Но роль этого параметра настолько уникальная, что требует отдельного рассмотрения и исследования.

Достаточно сказать, что, несмот­ря на существование понятий NEXT и FEXT уже не один десяток лет, общей методологии измерений этих параметров нет, и в условиях абонентских се­тей NGN ее едва ли можно построить.

Например, взаимное влияние одной пары на другую может существовать потенциально, но никак не проявляться до тех пор, пока по одной паре идет телефония, а по другой ADSL.

Но стоит подключить нового абонента ADSL - и это влияние может «убить» качество связи в обеих парах.

То же относится к помехам от внешних источников электромагнитного излучения - в общем случае предсказать их проявление на отдельной паре невозможно.

Можно указать в качестве наиболее важных для параметров качества ADSL следующие типы возможных переходных помех.

Влияния абонента ADSL на другого абонента ADSL. Влияние радиочастот диапазона AM на ADSL. Влияние внешних электромагнитных помех. Влияние от цифровых систем передачи (Е1, HDSL и пр.).

Долгое время дискутировался вопрос о потенциальной возможности вли­яния ADSL на качество традиционной телефонии. Поводом для обсуждения данной темы стали жалобы абонентов традиционной телефонии на ухудше­ние качества связи в процессе массового внедрения ADSL.

Хотя по теории применения сплиттеров влияние ADSL на телефонную сеть исключается, ста­тистика жалоб показывала устойчивую связь между уровнем внедрения ADSL и количеством жалоб.

Специальные исследования показали, что переход­ных помех между телефонной сетью и ADSL действительно нет, а жалобы обусловлены в большей степени деятельностью самих операторов.

Для бо­лее качественного предоставления услуг ADSL операторы осуществляли коммутацию пар, так что пользователь ADSL получал лучшую по качеству пару, тогда как обычный телефонный абонент получал пару хуже, что и при­водило к оценке негативной роли ADSL.

Кстати, этот пример показывает, что в процессе массового внедрения ADSL факторы чисто технического свой­ства сильно перемешиваются с социальными, историческими и админист­ративными факторами. Как показано в глава 7, данный пример не един­ственный случай, когда оказывается трудно разделить влияние техники и других процессов в системе эксплуатации.

Некоторые применения ADSL

Теперь от общего анализа технологии ADSL перейдем к рассмотрению не­которых вариантов использования этой технологии в сетях абонентского доступа NGN.

Как следует из самой парадигмы сетей NGN, основная цель построения сетей широкополосного абонентского доступа - обеспечение пользователей мак­симально возможной полосой передачи данных в транспортную сеть. От это­го зависит номенклатура предоставляемых пользователю услуг, а сам успех внедрения NGN - от эффективности внедрения новых услуг, ведь именно ради них совершается новая техническая революция.

Таким образом, тема услуг является основополагающей при изучении лю­бых вопросов, связанных с NGN. Не исключение и технология ADSL. В данном разделе мы рассмотрим варианты применения ADSL на современной сети, что должно дополнить наше представление о месте этой технологии в совре­менной системе связи.

Индивидуальное подключение

Самое простое применение технологии ADSL - индивидуальное использо­вание широкополосного доступа для предоставления услуг отдельному пользователю.

Несомненным преимуществом ADSL является то, что она пред­лагает очень эффективный метод миграции абонентов из телефонной сети в сеть NGN.

Напомним, что для этого требуется только установить на обоих концах абонентской линии сплиттеры, тем самым, разделив трафик передачи данных и телефонный трафик, а затем подключить ADSL-модем на стороне пользователя и DSLAM на станционной стороне.

Рис.3.3. Схема индивидуального подключения абонента

В результате такого процесса миграции технология ADSL становится ин­дивидуально ориентированной. Она нацелена на отдельных абонентов теле­фонной сети и предлагает с минимальными издержками подключить их к сети NGN. Соответственно, наиболее часто ADSL используется именно в режиме индивидуального подключения (рис.3.3).

Как показано на рисунке, в случае индивидуального подключения абонен­та к ADSL ставится задача обеспечения широкополосным доступом единич­ного пользователя.

Например, это может быть квартира абонента. В таком случае абоненту оставляется обычный телефон, подключенный через сплитер, и добавляется широкополосный доступ в сеть NGN. В зависимости от конфигурации и типа модема ADSL, это может быть интерфейс USB для под­ключения одного компьютера или Ethernet, к которому можно подключить даже домашнюю локальную сеть. В свою очередь, в домашней локальной сети мо­гут быть установлены компьютеры либо устройства IPTV для обеспечения трансляции телевизионных сигналов.

Технология VoDSL

Новое по отношения к традиционным услугам ADSL приложение связано с развитием технологии передачи голоса в пакетных сетях (Voice over IP, VoIP). В настоящее время VoIP получила очень широкое распространение. В каче­стве примера можно привести услугу skype, которой широко пользуется уже более 5 млн абонентов во всем мире.

Если существует потенциальная возможность передачи голоса поверх дан­ных, то еще одним приложением ADSL может стать предоставление услуг VoIP. Такую услугу можно назвать передачей голоса поверх ADSL, или VoDSL.

Схе­ма услуги представлена на рис. 3.4. На стороне пользователя к модему ADSL подключаются не только компьютер, но и VoIP-телефон. Со станционной стороны после DSLAM ставится коммутатор доступа (BRAS), который выделяет график VoIP и передает его на телефонный шлюз VoIP/PSTN, так что трафик VoIP преобразуется в обычный телефонный трафик и уходит в сети общего пользования.

Колл" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">коллективное использование ADSL

Рассмотренные выше услуги VoDSL имеют еще одно интересное приме­нение, а именно возможность коллективного использования одного ADSL-под­ключения.

Как было показано выше, современные технологии VoIP позволя­ют установить на стороне пользователя ADSL дополнительный телефон. Но никто не запрещает вместо одного телефона подключить несколько теле­фонов VoIP, а вместо одного компьютера составить локальную сеть (рис. 3.5). В таком случае мы получаем целую сеть для небольшого офиса на одной ADSL.

Такой подход к использованию ADSL обещает большие перспективы этой технологии. Например, небольшая компания снимает новый офис и традици­онно задается вопросом, каким образом обеспечить связь с внешним миром. Если офисное помещение было до этого квартирой, то в ней есть только один телефон. И вот тогда на помощь может прийти решение по ADSL. Достаточно подключиться к единственной паре ADSL, как в офисе появятся необходимое количество телефонов и достаточно широкая «труба» в Интернет.

https://pandia.ru/text/78/444/images/image006_42.gif" width="534" height="418">

Рис.3.6. Интегральная сеть широкополосного доступа и место ADSL в ней

уровень адаптации ATM - AAL2, пакеты данных также преобразуются в поток ячеек ATM (уровень адаптации AAL5). Иными словами, IAD выполняет задачу мультиплексирования по­токов речи и данных в виртуальные каналы (VC) для передачи по линии DSL, а также функции моста или маршрутизатора трафика локальных сетей Ethernet, одновременно поддерживая достаточное количество речевых соединений.

Уже сейчас применение IAD для создания корпоративных сетей очень по-

пулярно в рамках проектов массового внедрения ADSL в Москве и С-Петербурге. По мере развития «интернетизации» малого и среднего бизнеса и се­тей ADSL предлагаемая схема использования будет и далее находить своих клиентов.

Библиография

1. Бакланов ADSL/ADSL2+: теория и практика применения.-М.: Метротек,2007.

Контрольные вопросы

Перечислите факторы влияющие на параметры качества ADSL. Как влияют на параметры качества ADSL оконечные устройства и DSLAM. Перечислите и охарактеризуйте базовые параметры абонентского кабеля. Перечислите и охарактеризуйте специализированные параметры кабеля. Как влияют неоднородности в кабеле на ADSL. Как влияет параллельная отпайка в кабеле на параметры передачи ADSL. Охарактеризуйте термины «переходные помехи и переходное затухание». Изобразите схему возникновения переходных помех. Назовите и охарактеризуйте параметры переходных помех. Назовите наиболее важные типы переходных помех. Изобразите схему индивидуального подключения абонента ADSL. Изобразите схема организации услуги VoDSL. Изобразите схему коллективного подключения к ADSL. Что такое IAD и какие функции он выполняет. Изобразите интегральную сеть широкополосного доступа и место ADSL в ней

Система связи характеризуется совокупностью параметров. Те из них, которые связаны с качеством системы монотонной зависимостью, называются показателями качества системы. Чем больше (меньше) значение показателя качества, тем лучше (хуже) при прочих равных условиях система.

При проектировании системы принимают во внимание большое количество показателей качества и параметров в соответствии с заранее обоснованным критерием оптимальности. Наилучшей (оптимальной) считается такая система, которой соответствует наибольшее (наименьшее) значение некоторой целевой функции от показателей качества. Показатели качества и параметры систем связи условно делятся:

— на информационные (помехоустойчивость, скорость, пропускная способность и задержка передачи информации);

— технико-экономические (стоимость, габаритные размеры, масса);

— технико-эксплуатационные показатели (среднее время безотказной работы, температурный диапазон работы и т.д.).

Выделим показатели , характеризующие систему связи с точки зрения передачи информации.

Помехоустойчивость является одним из основных показателей качества системы связи. Помехоустойчивость при заданной помехе характеризуется верностью передачи — степенью соответствия принятого сообщения переданному сообщению. При передаче непрерывных сообщений мерой верности служит среднеквадратичное отклонение между принятым a"(t) и переданным а(t) сообщениями:

где Т - время, в течение которого принимается сообщение.

Первичный сигнал b (t ) связан с сообщением a (t ) линейной зависимостью, т.е.

b (t ) = ka (t ),

где k - коэффициент преобразования.

где звездочкой обозначена оценка сигнала, которая отличается от этого сигнала на величину погрешности.

Чем меньше среднеквадратичное отклонение, тем выше помехоустойчивость.

Мерой верности может быть также вероятность того, что погрешность ε не превзойдет заранее заданную величину ε 0:

Чем больше эта вероятность, тем выше помехоустойчивость.

Мерой верности передачи дискретных сообщений является вероятность ошибки. Чем меньше эта вероятность, тем больше помехоустойчивость.

Максимальная помехоустойчивость, возможная для заданных условий передачи, называется потенциальной помехоустойчивостью.

Другой важный показатель качества системы связи - ее пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи R тах, допускаемая данной системой. Она определяется числом N каналов этой системы и пропускной способностью C канала связи:

Для дискретного канала связи без помех

где Т — длительность передачи одного символа; m - объем алфавита. (Здесь и далее запись вида logx обозначает операцию двоичного логарифмирования log 2 x .)

Для непрерывного канала связи

С = Flog(l + P с / P ш),

где F - ширина полосы канала; Р с - мощность сигнала; Р ш - мощность шума.

Скорость передачи (так же как и пропускная способность) измеряется в битах в секунду

Задержка передачи — это время от момента начала передачи сообщения в передатчике до момента выдачи восстановленного сообщения на выходе приемника. Она зависит от протяженности канала связи и длительности преобразований сигнала в передатчике и приемнике. Задержка передачи является одним из важнейших показателей качества системы связи.

Обзор